Волноводный излучатель

 

Использование: облучатель в зеркальных антеннах и антенных решетках, Сущность изобретения: в волноводный излучатель в виде открытого конца отрезка 86fc р„-г-- - - -- - ,w круглого волновода введена металлическая диафрагма с крестообразной щелью длиной 0,5 А, где А длина волны в свободном пространстве. При установке металлической диафрагмы на расстоянии (0,3-0,6) А от открытого конца круглого волновода обеспечивается формирование осесимметричной диаграммы направленности и уменьшение уровня кроссполяризации. Регулируя расстояние от металлической диафрагмы до открытого конца в указанных пределах, можно изменять согласование волновсдного излучателя и ширину диаграммы направленности в Е- и Н-плоскостях. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 01 0 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTMRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ч " "и!/ 3 м ! ( (21) 4877451/09 (22) 24,10.90 (46) 15.07.92. Бюг!. М 26 (71) Уральский политехнический институт им. СЛ .Кирова (72) M.Ï.Íàéìóøèí, Б.В.Семенов, А.Г.Зайцев и Л.П.Постникова (53) 621,396.677(088.8) (56) Жук M,Ñ. и др. Проектирование АФЦ.

M.: Энергия, 1966, с. 507 — 508, (54) ВОЛНОВОДНЦЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ (57) Использование: облуча ель в зеркальных антеннах и антенных решетках, Сущность изобретения; в валноводный излучатель в виде открытого конца отрезка

Изобретение относится к антенной технике, а именно к апертурным антеннам, и предназначено для использования в качестве облучателя B зеркальных, гибридных зеркальных и в антенных решетках, а также может быть использовано в радиолокации, радиоастрономии и системах космической связи;

Известна апертурная антенна, содержащая открытый круглый волноводный излучатель и расположенный на нем экран, при этом с целью изменения амплитуднофазового распределения на фиксированной частоте экран выполнен в виде ряда прилегающих одно к другому концентрических колец, установленных с возможностью перемещения вдоль оси волнового излучателя, Известен также волнавадный облучатель параболической антенны, содержащий цилиндрический волновод с первым концом, имеющий электрический соединитель,,, Ы„„1748214 А1 круглого волновода введена металлическая диафрагма с крестообразной щелью длиной

0,5 Л, где Л вЂ” длина волны в свободном пространстве. При установке металлической диафрагмы на расстоянии (0,3-0,6) Л от открытого конца круглого волновода обеспечивается формирование осесимметричной диаграммы направленности и уменьшение уровня кроссполяризации. Регулируя расстояние от металлической диафрагмы до открытого конца в укаэанных пределах, можно изменять согласование волнаводнаго излучателя и ширину диаграммы направленности в Е- и Н-плоскостях. 5 ил. и со вторым излучающим концом. На расстоянии L» Л от излучающего (Л вЂ” длина волны) смонтирован круглый электропроводный фланец, имеющий диаметр 0> 5 Л, . Между фланцем и излучающим концом расположен кольцевой диэлектрический элемент, состоящий из двух слоев диэлектрического материала и имеющий наружныл диаметр >. 0 для получения заданного полного поверхностного сопротивления са стороны волновода, Наиболее близким к предлагаемому является волноводный излучатель в виде открытого конца круглого волновода с основной волной Н!!, ширина диаграммы направленности (ДН) которого по нулям равна в Е-плоскости

2 6@< = 28rcsin(2 ), 3,83 Л

2 7Та

B H-плОСКОСТИ

5,33 Л

20Он - 2arcsin(.,, ).

2 J73

1748214 где 2э — диаметр круглого волновода;

А — длина рабочей волны.

Из приведенных соотношений видно, что в Е-плоскости ДН круглого волновода более узкая,чем в Н-плоскости. 5

Это обстоятельство является недостатком при использовании этого излучателя или решетки таких излучателей в качестве облучателя зеркальных и гибридных зеркальных антенн, а также везде, где необхо- 10 димо получение равномерного распределения поля в апертуре антенны с целью получения максимального коэффициента усиления антенны и минимальной ширины главного лепестка ДН. 15

Цель изобретения — получение осесимметричной ДН у облучателя апертурных антенн при минимальных размерах и весе, Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию облучателя в виде круглого 20 волновода, присоединенного одним концом к линии питания, введена металлическая диафрагма, установленная на расстоянии d =(0,3 — 0,6) (ат другого конца отрезка круглого волновода, при этом в центре металличе- 25 ской диафрагмы выполнена крестообразная щель длиной 0,5 Я, где Я вЂ” рабочая длина волны в свободном пространстве.

Щель выполнена крестообразной для того, чтобы излучатель работал при двух линей- 30 ных артоганальных или круговой поляризациях возбуждаемой волны. В валноводе возбуждается волна основного типа Н».

Поскольку она не имеет осевой симметрии в распределении амплитуды поля, то ДН 35 излучателя не является асесимметричной (рис. 2). При установке диафрагмы со щелью, перпендикулярной вектору E поля, в валноводе возбуждается, кроме основного типа волны Н11, высшие типы волн (не- 40 симметричные). в первую очередь волна Е» (фиг, 3). При наложении обоих типов в раскрыве волновода формируется амплитудное распределение, близкое к осесимметричному (фиг. 4). Так как волна Н» является рас- 45 пространяющейся(1 крн» =3,41а), то волна

Е»(л. рг» = 1,64а) будет затухающей, если рабочая длина волны облучателя находится в интервале 1,64а < А< 3,41э, где а— радиус волновода. В этом случае амплитуда 50 и фаза волны Е зав слт ат расстояния d — ат открытого конца валновада до диафрагмы (фиг, 1), регулируя которое можно добиться суммарного распределения. близкого к симметричному, и тем самым получить осесим- 55 метричную диаграмму направленности, Длина волноводного излучателя по сути исчисляется от диафрагмы до раскрыва, а да диафрагмы — это регуля рн ый вол новод, саединяющий излучатель с источником питания. Выбором щели в диаграме уже или длиннее резонансной можно подобрать наилучшее согласование излучателя с питающим волноводом.

На фиг, 1 изображен волноводный излучатель с диафрагмой, имеющей крестообразную щель, общий вид; на фиг, 2 — 4 —, силовые линии вектора Е и распределение составляющих векторов поля в раскрыве излучателя: в виде открытого конца круглого волновода — волны Н» (фиг. 2), волны Е» (фиг. 3) и в раскрыве излучателя суммарное пале волн Н» и Е» (фиг, 4); на фиг. 5— излучатель в виде круглого волновода.

В качестве примера был изготовлен излучатель в виде круглого валновада, который с одного торца заканчивается фланцем

1 (фиг. 5), другой торец закрыт диафрагмой

2, в которой выполнена крестообразная щель 3, На внешней поверхности круглого волнавода до половины его длины со стороны диафрагмы выполнена резьба 4. На эту резьбу навинчивается другол круглый волновад 5 с открытыми концами, а также стопорная гайка 6, ограничивающая свободный ход навинчиваемого волновода 5. Таким образом можно регулировать расстояние от диафрагмы 2 до открытого конца волнавода

5 и подобрать наилучший режим согласования устройства и наилучшее совпадение диаграмм направленности в плоскостях.Е и Н.

В предлагаемом излучателе при наилучшем согласовании с питающим волновадом максимальное совпадение диаграммы направленности в плоскостях Е и Н может быть достигнуто при расстоянии ат раскрыва до диафрагмы, равном 0,3 — О,бдлины распространяющейся в пространстве рабочей волны облучателя. Испытания показали, что предлагаемый излучатель имеет достаточно широкую симметричную диаграмму направленности и при использовании в качестве облучателя зеркальных антенн дает хорошие результаты.

Наличие металлической диафрагмы с крестообразной щелью вблизи раскрыва излучателя позволяет получить максимальный для выбранной конструкции зеркальной антенны коэффициент усиления и минимальную ширину главного лепестка диаграммы направленности.

Формула изобретения

Валноводный излучатель, содержащий отрезок круглого волновода, присоединенный одним концам к линии гитания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью формирования осесимметри гной диаграммы направленности, введена металлическая диафрагма, установленная на расстоянии d=

1748214

- (0,3-0,6) il, от другого конца отрезка круглого волновода, при этом в центре металлической диафрагмы выполнена крестообразная щель длиной 0,5Л, где Л— рабочая длина волны в свободном пространстве.

17482 14

Составитель M.Íàéìóøèí

Техред M.Moðãåíòàë

Корректор M,Äåì÷èê

Редактор Э.СлигаI<

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2509 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5